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随着鳞次栉比的高楼大厦拔地而起,作为装潢装饰的涂料行业也方兴未艾,新品种、新工艺层出不穷。其中的内墙涂料,因多彩涂料的高贵典雅而曾经风靡一时。多彩涂料的类型主要有水包油型(O/ W) 、油包水型(W/ O) 、油包油型(O/ O) 和水包水型(W/ W) 四类。过去市场上销售的多彩涂料大多是由有机溶剂底漆在水溶液中分散(即O/ W 型) 或水性底漆在有机溶剂中分散(即W/ O 型) 得到,但这些多彩涂料,由于使用了大量有机溶剂,存在着有机溶剂挥发而污染大气的缺点,从而受到市场的排斥。现在市场上多以单色的水性涂料为主,但颜色比较单调,色彩没有多彩涂料丰富,且多次涂装而成的多彩墙面,涂装过程过于麻烦。本课题从解决环境污染和简化涂装过程出发,配制了水包水型多彩涂料。以水溶性的丙烯酸树脂中和物和多种颜料的混合物作为分散相,于合成树脂乳液的分散介质中分散。凝胶化试剂使得分散相粒子表面凝胶化,从而使不同色调之间互不相溶,得到两种或两种以上色彩的多彩涂料,色彩丰富且具有立体效果。1 实验部分1 1 分散相的制备1 1 1 丙烯酸树脂中和物的制备采用丁基溶纤剂(乙二醇丁醚) 作为溶剂,预热(120 ℃) ,滴加甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、偶氮二异丁腈的混合物,保温3 h 。然后减压蒸馏,除去部分溶纤剂,直至含固量约为75 % ,用氨水中和至水溶性,得到丙烯酸树脂的中和物。测得其含固量约为40 % ,酸值在10～20 。1 1 2 色浆的配制按表1 配方配制各色色浆,然后于锥形磨或球形磨中研磨。表1 各色浆的配方( 重量100 份)
1 1 3 分散相的制备按表2 配比,得到各色分散相。表2 各色分散相的配方( 重量100 份)
1 2 分散介质的制备1 2 1 主要成膜物质各类耐水、耐化学介质的合成高分子化合物乳液以及溶液。如苯丙乳液、氯偏乳液和醋酸乙烯酯乳液等。1 2 2 凝胶化试剂可用氨基酸钠盐,本实验采用无机盐A、无机盐B ,或两者并用。1 2 3 分散介质的制备100 份作为成膜物质的乳液中加入10 份20 %的无机盐B 水溶液,或加入20 份5 %的无机盐A 水溶液。1 3 单色水包水涂料的配制在分散介质中加入白色分散相,搅拌,使分散相粒子表面凝胶化,得到白色颗粒分散在乳液中的白色涂料。同样,分别得红色涂料、黄色涂料和蓝色涂料。1 4 多彩水包水涂料的配制各种单色涂料按一定比例调配,搅拌,然后加入适量的消泡剂,即可得到各种颜料不溶出、各种颜色之间互不混溶的水性多彩涂料,色彩丰满,颗粒的大小和形状可调节。1 5 改变涂层效果可通过改变分散相中丙烯酸树脂中和物和水的相对含量以及分散介质中凝胶化试剂的浓度,可调节彩色颗粒的形状和大小,并可控制大粒子在干燥过程中恰到好处的裂开后再凝胶化,达到特殊的装饰效果。2 结果和讨论0619O3 样品经上海市涂料质量监督检验站测试,结果如表3 所示。表3 测试结果
从表3 看,结果是令人满意的,性能已达到J ISKO5667 标准中多彩涂料的指标。本实验以丙烯酸树脂中和物的凝胶体作为保护胶体,防止有色颗粒溶出而串色。保护胶体的作用要恰到好处。如果太硬,会使涂装产生困难;如果太软,颗粒容易破裂而使色浆溶出。这要从两个方面进行考虑,首先,丙烯酸树脂的组成要恰当,采用混合单体比较合适,且要软、硬单体兼备,使得具有一定的强度和韧性。其次,考虑凝胶化试剂,它应该使丙烯酸树脂产生一定程度的凝胶,从而达到包裹色浆的目的。凝胶化试剂的种类和用量是关键。凝胶化试剂可以是氨基酸,曾尝试过用简单的乙二酸ON ,N ,N,NO四乙酸盐,由于该物质在水中的溶解度较小,配制成一定浓度的水溶液较困难,而浓度过低,又不能完全凝胶化。后来尝试用无机盐水溶液,浓度在5 %～20 % ,用量相对于100 份乳液在10～20 份即可达到目的。无机盐的浓度过高,会使分散相形成非常硬的粒子,得不到适于涂装的多彩花纹涂料;浓度过低,不足以凝胶化,使色浆溶出,同样得不到好的多彩涂料。另外,为了使得到的彩色颗料表面凝胶化而内部不至于过硬,在合成丙烯酸树脂中和物时,可加入适量的增塑剂。成膜物质可以是耐水、耐化学介质的合成高分子化合物的乳液或溶液,要求是对于凝胶化试剂稳定,如苯丙乳液、氯偏乳液和醋酸乙烯酯乳液或混合乳液均可。为了使涂膜有一定的强度和韧性,可考虑聚合物乳液的组成,若要进一步提高涂料的耐水性,可加入防水剂等。分散相和分散介质的混合比例,以100 份分散介质中加入30～80 份为好,分散介质过少时,分散相过多,凝胶化有困难;分散介质过多时,分散相相对较少,涂装后,涂膜性能不是很好。3 结 语本实验得到的水包水(W/ W) 型多彩花纹涂料,有机溶剂的总含量 8 % ,完全满足环保型涂料的要求,与水性单色涂料相比,具有色彩丰富、立体感强的优点;与水包油(O/ W) 型多彩涂料相比,减少了有机溶剂挥发的危害,减少了环境污染。
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